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1、第一讲 引言吕昌河中国科学院地理科学与资源研究所Email:电话：64889110讲课提纲一、自然地理学的研究对象与内容二、自然地理学的发展与分化三、自然地理学关注的领域与论题四、主要自然地理过程五、现代自然地理学的发展趋势六、现代自然地理学研究的社会需求七、现代自然地理研究的若干前沿领域一、自然地理学的研究对象与内容自然环境的格局、过程、变化与自然资源自然地理学的研究对象ABLHABLH地球表层（自然环境）：岩石圈(L)、水圈(H)、大气圈(A)、生物圈(B)相互作用、相互渗透区间内的一个特殊圈层地球表层是一个各要素相互关联和开放的系统与外部环境不断进行物质和能量的交换人类活动场所、人类活动
2、影响深刻ABLH能量物质人类活动环境影响自然地理学的研究内容 u 格局 组成自然环境要素的时空分布组成自然环境要素的时空分布 自然环境的空间结构与地域差异自然环境的空间结构与地域差异 地域综合体地域综合体/区域区域u 过程 物理过程：物质迁移、能量转化、水分循环等物理过程：物质迁移、能量转化、水分循环等 生物化学过程：化学元素的迁移、碳氮循环等生物化学过程：化学元素的迁移、碳氮循环等自然地理学的研究内容u 变化 古环境及近代环境的变化古环境及近代环境的变化 全球气候变化、环境变化全球气候变化、环境变化 土地利用土地利用/覆被变化、碳储量变化覆被变化、碳储量变化 u 资源 水土资源类型、分布、开
3、发利用与保护水土资源类型、分布、开发利用与保护 二、自然地理学的发展与分化自然地理学发展简要（一）自然地理这一术语始用于17世纪，至18世纪后半期广为流行 1765年康德（I.Kant)提出自然地理学是自然的概括；在康德时代，自然地理已经常用，它不仅包括由自然过程产生的地球特征，还包括了人种以及人类活动在地球表面所造成的改变康德认为：按时间来对事物进行描述或分类的是历史学；按地区来对事物进行描述或分类的是地理学近代地理学奠基于19世纪中叶，奠基人洪堡（Humboldt）和李特尔（Ritter）认为：地理学是论述地球空间各部分由相互联系的各种起因不同的事物李特尔：地理学研究人类的家乡-地球表面该
4、时期的自然地理学注重对自然要素及其相互关系的描述、以及分布的解释自然地理学发展简要（二）至20世纪中叶是地理学的大发展期，各种学术观点相继问世:区域地理、景观学、环境决定论、人类生态学等，出现分化注重规律和理论研究：提出了地带性、区域分异、地貌发育轮回、冰期与气候变化等学说地理学在自然资源调查与开发、土地利用、生产力布局等方面开始得到应用现代自然地理学开始于20世纪中叶以后：加强了与相邻学科的交叉，学科进一步分化；同时技术手段的进步，出现了计量化、系统化、综合性研究。加强了对资源、环境问题的关注。地理理论和方法在资源开发利用、环境保护、区域规划、生态建设等方面得到广泛的应用。自然地理学的分化主
5、要分支学科 生物地理学：生物圈 Biosphere 地貌学：岩石圈 Lithosphere 气候学：大气圈 Atmosphere 水文学：水 圈 Hydrosphere 土壤地理学生物圈+岩石圈生物地理学：研究生物的时空分布植物地理学：研究植物种类与植被分布。植物区系地理学：研究植物类型（科、属、种）的分布、起源和变化历史植物生态地理学：研究植物分布的环境原因植被群落（植被）地理学：研究植被类型的基本特征、分类系统、动态演替和地域分异动物地理学：研究动物的空间分布规律气候学：研究气候形成、分布与变化物理气候学：地球表层与大气间的物质能量交换动力气候学：根据物理学原理，研究影响气候的因子应用气候
6、学：研究气候对农业、林业、水资源、建筑、交通和人类健康等的影响，包括生物气候学、农业气候学、地形气候学、环境气候学、物候学等分支地貌学：研究自然景观与地形历史地貌学:研究历史时期地表的演化和退化现象功能地貌学：研究侵蚀、风化和沉积过程应用地貌学：地貌现象制图；地貌灾害评价、预防气候地貌学：受气候控制的地表形态及其发生、发展与空间分布环境地貌学：人类影响与人类活动对地貌的影响、改变水文地理学：地球表面各水体的性质、特征、变化与时空分布土壤地理学：研究土壤发生、发展与地理分布三、自然地理学关注的领域与论题 土地与景观：土地变化及其效应、景观生态、土地利用与土地与景观：土地变化及其效应、景观生态、土
7、地利用与规划、土地整理、土地退化与防治规划、土地整理、土地退化与防治 气候变化：气候变化及其影响、气候变化模拟与预测、气气候变化：气候变化及其影响、气候变化模拟与预测、气候变化的适应候变化的适应 水文与水资源：水循环与水文过程、水质与水资源、生态水文与水资源：水循环与水文过程、水质与水资源、生态用水、水资源管理用水、水资源管理 生物地理：植被变化、动物和植物地理、森林和湿地生态生物地理：植被变化、动物和植物地理、森林和湿地生态系统等系统等 土壤地理：土壤形成、土壤分类与制图、土壤质量、土壤土壤地理：土壤形成、土壤分类与制图、土壤质量、土壤污染、土壤侵蚀、土壤改良与保护等污染、土壤侵蚀、土壤改良
8、与保护等三、自然地理学关注的领域与论题 地貌：土壤侵蚀、灾害地貌、地貌制图、侵蚀与沉积过程地貌：土壤侵蚀、灾害地貌、地貌制图、侵蚀与沉积过程 自然灾害：灾害的形成机制与致灾因子、灾害风险评估、自然灾害：灾害的形成机制与致灾因子、灾害风险评估、灾害预防与风险管理灾害预防与风险管理 环境与健康：化学元素（特别是污染物）迁移转化、污染环境与健康：化学元素（特别是污染物）迁移转化、污染综合防治、水土污染修复、人群疾病和健康的地理分布等综合防治、水土污染修复、人群疾病和健康的地理分布等 城市环境：城市系统自然要素变化、城市生态用地配置、城市环境：城市系统自然要素变化、城市生态用地配置、城市环境管理城市环
9、境管理 遥感：自然环境与自然资源调查与检测遥感：自然环境与自然资源调查与检测三、自然地理学关注的领域与论题 冰冻圈：冰河过程与波动、冰川形态、冰川水文学、冻冰冻圈：冰河过程与波动、冰川形态、冰川水文学、冻土等土等 海岸带：海水入侵、海平面上升的影响与风险管理海岸带：海水入侵、海平面上升的影响与风险管理 第四纪：第四纪沉积、海平面变化、古湖沼学、环境重第四纪：第四纪沉积、海平面变化、古湖沼学、环境重建、测年技术等建、测年技术等四、主要自然地理过程物质能量循环物质能量循环碳循环碳循环氮循环氮循环水循环水循环侵蚀沉积过程侵蚀沉积过程人类对地球表层的塑造人类对地球表层的塑造地球系统的能量平衡约50%的
10、太阳能直接被臭氧和云层吸收或反射；其余50%直接到达地表，其中47%的热量被吸收后转化为长波辐射：42%被大气吸收缓慢释放，5%直接释放出大气层地表物质循环-大气环流哈得莱正环流：空气在赤道上升，流向热带，下沉到地面，又流回到赤道在中、高纬度，地面为西风带，高空为东风带，在极地和副极地地带形成正环流圈，在地面形成了极地东风带。地球表层系统的水循环蒸发：海洋、湖泊、植物蒸腾、陆面、冰面和积雪；对流：大气水分海陆交换降水海洋、湖泊、冰川积雪；土壤、地下水；蒸发、径流(湖泊、海洋）冰川积雪溶化河流湖泊、海洋地下水地下径流河流湖泊、海洋地球表层系统的物质能量循环地球表层系统的碳循环大气海洋海洋生物光合
11、作用生物量沉积石灰岩、白云岩；煤、油陆地植物光合作用生物量 木材、食物、土壤有机质土壤有机质、水生生物体分解大气；生物呼吸大气化石燃料燃烧大气地球表层系统的氮循环硝化作用反硝化作用硝态氮亚硝酸盐地球表层系统的侵蚀沉积过程侵蚀带沉积侵蚀过渡/交错带沉积带高寒区：冻融、冰川作用、剥蚀；冰积、残积高原山地区：风蚀、剥蚀、水蚀、重力侵蚀；风积、洪积、残坡积东部平原丘陵区：水蚀、冲积人类对地球表层的塑造土地利用改变土地覆被能量平衡 （地表反照率、糙度、温室气体）水文循环（灌溉、蒸发、径流）生物地球化学循环（碳-氧循环、氮循环、矿物元素循环）景观结构（植被、地表形态）地貌过程（风蚀、水蚀、沉积）土地利用改
12、变了全球生态系统结构，改变了水资源与水循环（据付伯杰的报告）人工直接管理的生态系统达到陆地总面积的40以上，人类活动的影响遍及所有的生态系统土地利用扩展使物种灭绝速率比自然背景值提高23个数量级，全球物种多样性降低401960年以来，对地表径流人工控制能力增长了3倍；水库蓄水量达到湖泊和河流的36倍，利用了近一半的可利用水资源水资源利用每10年增加20，1535地区出现过度利用，在21世纪将成为制约全球社会经济发展的主要因素五、现代自然地理学的发展趋势系统化、精细化、定量化和面向实践强调系统和综合研究将区域和全球作为一个自然和社会经济要素相互联系的系统对待：强调地域系统、土地系统、地球系统的研
13、究土壤-植物-大气系统（SPAC)土地生产潜力与人口承载力全球气候和环境变化；全球自然地理学微观与过程研究进一步深化通过树木年轮、冰心、湖岩芯对过去环境重建基于试验和模型的地理过程定量研究（生态系统的能量和水循环、侵蚀沉积过程、化学元素循环、碳氮循环）在研究内容上返回重视评估人类活动的影响比较自然景观和人为景观的变化，测量人类影响的程度研究人类活动对生态、环境和资源的影响研究人为地貌；土地利用与土地退化；城市气候、大气和土壤污染等紧密结合实践，面向社会需求水土资源评价与合理利用环境退化与保护、恢复水土资源的污染与防治自然灾害评估与预防（洪涝、干旱、滑坡泥石流等）在研究内容上在研究方法上 定量化
14、、系统化和建模：土壤侵蚀模型、水文模型、土地生产力模型、土地利用变化模型等 GIS、遥感和GPS技术的广泛应用 实验观测获取第一手资料六、现代自然地理学研究的社会需求对资源与环境问题的全球关注，需要自然地理学的积极参与，寻求解决办法与可持续管理途径自然环境人类社会资源环境退化或灾害我国发展中的重大科技需求我国面临 人口、资源、环境与发展的巨大压力，人地矛盾突出，需要研究：水土资源的优化配置与综合开发利用 综合自然/资源区划、生态功能区划等生态脆弱区生态系统服务功能的恢复重建全球环境变化的影响与应对人类活动对我国生态系统的影响重大自然灾害的监测与预防与自然地理学有关的主要国际计划国际地圈生物圈计
15、划（IGBP）全球变化与陆地生态系统（IGBP-GCTE）国际全球大气化学计划（IGBP-IGAC）过去的全球变化研究计划（IGBP-PAGES)水循环的生物学方面（IGBP-BAHC）土地利用/覆被变化（IGBP/IHDP-LUCC)与自然地理学有关的主要国际计划全球 环境变化的人为因素计划（IHDP）全球土地计划（GLP，与IGBP联合）全球环境变化的制度因素（IDGEC）全球变化与人类安全（GECHS）海岸带陆-海相互作用（LOICZ，与IGBP联合）城市化与全球环境变化（UGEC）世界气候研究计划（WCRP）生物多样性计划（DIVERSTATS）与自然地理学有关的主要国家计划973计划
16、：1998年以来，由自然地理学家领衔或参与的项目超过30项科技支撑项目：十一五相关的项目有27项自然科学基金相关的优先领域全球变化与区域响应陆地表层系统变化过程与机理水循环与水资源人类活动对环境变化的影响极其调控原理海洋资源、环境与生态系统七、现代自然地理研究的若干前沿领域 全球变化的区域影响和响应研究 极地与全球变化研究 青藏高原自然环境演变 土地利用和土地覆被变化 全新世的环境演变环境生命元素(C、N、P、S)迁移转化坡地过程和坡地改良利用水资源、水环境及水灾害土地退化机制、治理与保护生态的脆弱性与变化区域生态系统评估自然灾害风险评估与管理 GIS/RS/GPS的应用现代自然地理课课程安排
17、2010/9讲次题目日期教师第一讲概论9月8日吕昌河第二讲全球变化与地球系统科学9月15日吕昌河第三讲陆地表层过程的能量基础9月22日吕昌河第四讲陆地表层的环境生物地球化学循环9月29日董云社第五讲土地生产潜力 10月13日吕昌河第六讲水循环与水资源 10月20日李丽娟第七讲土地利用/覆被变化 10月27日吕昌河第八讲流域系统与流域侵蚀产沙模拟 11月3日 蔡强国第九讲坡地过程与坡地改良利用 11月10日蔡强国第十讲自然地域系统11月17日吴绍洪第十一讲 青藏高原自然环境变化与地域分异11月24日郑度（院士）第十二讲 历史时期的环境变化12月1日郝志新第十三讲 荒漠化与干旱区环境：课程总结12
18、月8日吕昌河 考试12月15日参考文献1.旧版现代自然地理，科学出版社，19882.新版现代自然地理，科学出版社，19983.Chorley,R.J.and Kennedy,B.A.,1971,Physical Geography:A Systems Approach,London:Prentice-Hall.4.Slaymaker,O.and Spencer,T.,1998,Physical Geographyand Global Environmental Change,New York:Longman.5.Progress in Physical Geography 杂志。6.中国地理学会编著，地理学学科发展报告（自然地理学），中国科学技术出版社，2009.对于未学过自然地理学的同学：1.综合性大学或师范类大学自然地理学教材 2.Strahler,A.H.and Strahler,A.N.,1994,Introducing PhysicalGeography,New York:Wiley思考题1.概要论述自然地理学的研究对象、内容、热点和方法2.简要说明现代自然地理学的发展趋势3.结合你自己的专业，提出你认为与自然地理研究有关的前沿问题谢谢！